Мостовой измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИ 4 ЕСКИХРЕСПУБЛИК БО 1150557 1 ц 11 С 01 К 17/10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) Г.И.Передельский и А.У.Касьянов (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 621.317.733(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 798606, кл, С 01 Е 17/10, 1975.2. Авторское свидетельство СССР У 920532, кл. С 01 К 17/10, 19803."Приборостроение", т. ХХП, 1979 В 10, с. 10, рис. 2, схема 17.(54) (57) 1. МОСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ МНОГОЭЛЕМЕНТНЫХ ПАССИВНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащий генератор импульсов сложной формы, подключенныйк диагонали питания четырехплечегоэлектрического моста, смежные плечикоторого образованы конденсаторами,общие выводы которых соединены спервой вершиной диагонали питания,третье плечо образовано уравновешивающим многоэлементным пассивным двухполюсником, состоящим из последовательно соединенных конденсатора, резистора и катушки индуктивности, чет-вертое плечо образовано клеммами для подключения объекта измерения, нуль- индикатор, подключенный к измерительной диагонали четырехплечего электрического моста и третьим входом к третьему выходу генератора импульсов сложной формы, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в уравновешивающее плечо четырехплечего электрического моста введены параллельно соединенные резистор и конденсатор, подключенные параллельно катушке индуктивности.2. Измеритель по п. 1, о т л и-. ч а ю щ и й с ятем, что генератор,ф импульсов сложной формы содержит один формирователь импульсов прямоугольной формы и три формирователя с изменением напряжения в импульсе по линейному закону, по квадратичному- и по кубичному, коммутатор, соответствующие входы которого соединены мщу с выходами формирователей импульсов, вша а выход соединен с первым выходом (;д генератора, блок синхронизации, четы ре выхода которого соединены с соответствующими входами, формирователейр импульсов, пятый - с .одним из входов коммутатора, шестой - с вторым выходом, седьмой - с третьим выходом ге. нератора импульсов сложной формы, 150557Изобретение относится к измерению электрических переменных величин, в частности к измерительным мостам переменного тока, и может быть использовано в информационно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике, например его можно использовать для измерения пяти параметров двухполюсника, содержащего.емкостные активные и индуктивные элементы.Известен мостовой измеритель параметров трехэлементных пассивных двухполюсников, который содержит генератор сложных импульсов, питающий мост, резисторы в каждом плече моста, в несмсжных плечах катушки индуктивности и конденсаторы 13.Недостатком такого моста является отсутствие возможности измеренияболее чем трех параметров.Известен электрический мост, который содержит питающий генератор импульсов в внде прямоугольной трапеции, конденсатор в плече отношения, объект измерения, состоящий из последовательно соединенных активного сопротивления, емкости и индуктивности, плечо сравнения, в котором конденсатор и катушка индуктивности включены ЗО параллельно относительно резистора, резистор в плече отношения, индикатор равновесия 2 .Недостатком данного моста является отсутствие воэможности измерения бо- З лее чем трех параметров.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электрический мост, содержащий генератор сложнык импульсов, питающий мост, 40 электрический мост с конденсаторами в плечах отношения разных ветвей, объектом измерения и сравнений 33.Недостатком известного устройства является отсутствие воэможности из мерения более чем трех параметров пассивных двухполюсников.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей мостового измерителя параметров многоэле- ЗО ментных пассивных двухполюсников,Поставленная цель достигается тем, что в мостовой измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников, содержащий генератор импуль- я сов сложной формы, подключенный к диагонали питания четырехплечего электрического моста, смежные плечи которого образованы конденсаторами, общие выводы которых соединены с первой вершиной диагонали питания, третье плечо образовано уравновешивающим многоэлементным пассивным двух полюсником, состоящим иэ последовательно соединенных конденсатора, резистора и катушки индуктивности, четвертое плечо образовано клеммами для подключения объекта измерения, нуль-индикатор, подключенный к измерительной диагонали четырехплечего электрического моста и третьим входом к третьему выходу генератора импульсов сложной формы, в уравновешивающее плечо четырехплечего электрического моста введены параллельно соединенные резистор и конденсатор, подключенные параллельно к катушке индуктивноети.Кроме того, генератор импульсов сложной формы содержит один формирователь импульсов прямоугольной формы и три формирователя с изменением напряжения в импульсе по линейному закону, по квадратичному и по кубичному, коммутатор, соответствующие входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, а выход соединен с первым выходом генератора, блок синхронизации, четыре выхода которого соединены с соответствующими входами формирователей импульсов, пятый - с одним из входов коммутатора, шестой - с вторым выходом, седьмой - с третьим выходом генератора импульсов сложной формы.На чертеже представлена функциональная схема мостового измерителя параметров многоэлементных пассивных двухполюсников.Ыостовой измеритель содержит генератор 1 импульсов сложной формы, выход которого подключен к входу электрического моста, содержащего в смежных плечах отношения первой и второй ветви конденсаторы 2 и 3, а в двух других - измеряемый и уравновешивающий многоэлементные пассивные двухполюсники, В плече сравнения уравновешивающего многоэлементного пассивного двухполюсника включены последовательно конденсатор 4, резистор 5 и катушка б индуктивности, параллельно которой включены параллельно соединенные резистор 7 и конденсатор 8. Объект измерения во второй ветви состоит из последовательносоединенных конденсатора 9, резистора 1 О и катушки индуктивности 11, параллельно которой включены, параллельно соединенные резистор 12 и конденсатор 13. К выходу моста подключен 5 нуль-индикатор 14.Генератор 1 состоит из блоков и формирователей импульсов, где обозначены коммутатор 15, формирователь 16 импульсов прямоугольной фор О мы, формирователь 17 с изменением напряжения в импульсе по линейному закону, формирователь 18 с изменением напряжения в импульсе по квадратичному закону, формирователь 19 15 с изменением напряжения в импульсе по кубичному закону, блок синхронизации 20, выходы этих формирователей соединены с входами коммутатора 5, выход которого является выходом генератора 1, а входы формирователей, один вход коммутатора и вход нуль- индикатора соединены с выходами блока синхронизации 29.Устройство работает следующим образом.В.исходном состоянии напряжение на входе и выходе моста равно кулю. Под воздействием управляющих импульсов с блока синхронизации 20 комму татор 15 вначале подключает к мосту формирователь 16 импульсов прямоугольной Формы.При воздействии очередного прямоугольного импульса в установившемся режиме в ветвях устанавливаются нулевые токи и напряжение неравновесия зависит только от емкостей .конденсаторов 2,3,4 и 9. Однократной регулировкой значений емкости уравновеши веющего конденсатора 4 приводим плоскую вершину сигнала на выходе моста к нулю, т.е. выполняем первое условие равновесия:СС, - С,С,-О, 45 гдес, СС , Сз - емкости конденсаторов 2,3,4 и 9 соответственно.Равновесие отмечаем по нуль-инди-,. катору 14, в качестве которого служит 50 осциллограф.После первого уравновешивания коммутатор 15 подключает к мосту формирователь 17 с изменением напряжения в импульсе по линейному закону. 55 При воздействии очередного импульса, после окончания переходного процесса, в ветвях устанавливаются неизменяющиеся токи и напряжение неравновесия зависит от емкостей указанных.конденсаторов и сопротивления резисторов 5 и 10, Имея ввиду, что первоеусловие равновесия выполнено, приводим к нулю однократной регулировкойсопротивления резистора 5 плоскуювершину сигнала неравновесия и выполняем второе условие равновесия:Си Рр С 3 Р 1 0где й, Р, - сопротивления резисторов 5 и 10 соответственно.Равновесие здесь и в дальнейшемотмечаем по нуль-индикатору 14. Далеекоммутатор 15 подключает к мосту формирователь 18 с изменением напряжения в импульсе по квадратичному закону. При воздействии квадратичногоимпульса, после окончания переходного процесса, на катушке индуктивнос"ти 6 устанавливается неизменяющеесянапряжение, зависящее лишь от индуктивности катушки индуктивности 6. Однократной регулировкой значений.индуктинности катушки индуктивности бприводим к нулю плоскую вершину сигнала неравновесия и выполняем третьеусловие равновесия:С . -С .=О,где . , Ь - индуктивность катушекиндуктивности б и 11соответственно.Наконец коммутатор 15 через блоксинхронизации 20 подключает Формирователь 19 с изменением напряженияв импульсе по кубичному законУ.При воздействии кубичного импульсапосле окончания переходного процессанапряжение неравновесия зависит отзначений сопротивления резистора 7.Однократной регулировкой значенийсопротивления резистора 7 приводимплоскую вершину сигнала неравновесияк нулю и выполняем четвертое условиеравновесия:С, Р - С, , =О,где Й 7, Р - сопротивление резисторов 7 и 12 соответственно. Во время переходного процесса напряжение неравновесия, которое имеет форму экспоненциальных всплесков, зависит от всех уравновешивающих параметров, Однократной регулировкой последнего уравновешивающего параметра - емкости конденсатора 8, приводим4 Тираж 748 ИИПИ Государственногопо делам изобрете 3035, Москва, )К, Раушс Подписное комитета СССР ий и открытий ая наб д, 4/ г,Ужг, ул,Про всплески к нулю и выполняем последнее пятое условие равновесия:С,С - С,С,-0,где С , С - емкость конденсаторов 13 и 8 соответственно.Искомые величины определяют из приведенных выше формул условий равновесий.Таким образом, предложенное устройство позволяет измерять пять параметров двухполюсника, что расширяет его функциональные возможности и сферу применения, при этом решается задача контроля и измерения параметров, содержащих в схеме замещенияпять элементов, из которых три являются реактивными. Уравновешивание5 моста раздельное, и уровень сложности обработки сигналов неравновесияпри измерении пяти элементов аналогичен уровню обработки сигнала, как10 .и в случае только одного параметра,вследствие того, что информацияоб измеряемых параметрах заключается в плоской вершине сигнала неравновесия, что перспекшивно для автоматических измерений,